IPv6发展特点及对策建议

赫欣 程新洲 成晨 张晴晴

(中国联合网络通信有限公司研究院，北京100048)

0 引言

全球互联网行业在瞬息万变的环境下持续向前、向上发展，其经济效益不断增长。即使应对疫情这一突发的重大公共事件，也展现出了不可替代的规模实力，相较于2003年“非典”，2020年的新冠战“疫”是时代、技术特征更分明的驰援行动。互联网作为人工智能等创新应用的底座，已经成为了社会稳定发展的基础设施。

截至2020年12月2日，《2020年全球上市互联网企业市值排行榜》显示，全球市值最高的10家互联网公司，中国有5家(阿里巴巴、腾讯、美团、拼多多、京东)。中国信息通信研究院《2020年四季度我国互联网上市企业运行情况》[1]报告显示，截至2020年12月31日，中国境内外上市的互联网企业总市值为17.8万亿元，中国11家企业上榜全球市值TOP 30，市值占比30.8%。2020年中国股市收官数据显示，腾讯和阿里巴巴公司市值分别位列《2020中国上市公司500强》榜第一、二名。

在全球经济发展放缓的环境下，互联网行业仍然迅猛发展，中国互联网科技巨头总体业绩非常强劲，已在全球范围内占据极其重要的位置；国内部分龙头互联网公司市值逐渐超越了其他大多数传统行业，并在市值上逐步拉开差距，独角兽成长极快。从互联网行业的发展趋势来看，伴随着人口红利、消费互联网红利的逐渐减退，技术应用将从侧重消费环节转向更加侧重生产环节，同时新技术促进产业互联网发展，推进数字经济发展迈向新的高级阶段。推进IPv6规模部署是互联网技术产业生态的一次全面升级，将会带动网络信息技术、产业和应用的创新和变革。

1 IPv6全球部署情况

从全球发展来看，国家和行业的认可使IPv6的发展成为世界大趋势，各地区均要求互联网相关企业部署IPv6，并从国家层面引导其发展，各企业也提前谋划布局。美国发布的推进IPv6升级的备忘录《Completing the Transition to Internet Protocol Version6(IPv6)》[2]强调纯IPv6工作方式，明确基于纯IPv6的基础设施提出升级的计划和时间要求，无法升级的基础设施将被逐年淘汰。日本、韩国、欧盟等在IPv6产业化方面起步较早，均出台政策鼓励其发展，在国家战略、研发等方面较为领先。印度作为全球IPv6用户数量最多的国家，拥有最快用户规模增速。

截至2021年2月，18个国家IPv6能力率突破了40%，43个国家突破20%，IPv6部署已成大势所趋。图1统计了各大洲部署情况，美洲和亚洲领先世界平均水平，除非洲地区整体落后外，其他各大洲部署率都超过了20%。更细分的区域数据可以通过APNIC进行统计计算，本文不再展开讨论。

图1 各大洲IPv6整体部署情况

下一代互联网国家工程中心全球IPv6测试中心发布的《2020全球IPv6支持度白皮书》提供了IPv6综合部署情况TOP 6国家的TOP 50网站IPv6支持数量，均呈逐渐上升趋势。其他国家Alexa TOP 50的网站对IPv6的支持情况数据可以通过Vyncke网站查阅。表1为近4年各国IPv6地址分配量前十名国家数据。目前IPv6的地址资源申请量仍然持续增长，同时伴随着未来5G[3]、人工智能等新兴技术的快速发展，产业对IPv6的需求将会进一步增加。

2 IPv6国内发展进程

由表1数据可见，中国近4年的IPv6地址分配量均居首位。2017年，我国IPv6占比尚不足0.3%，截至2021年3月，我国IPv6互联网活跃用户数已达4.86亿，约占中国网民的49.15%[5]，IPv6地址资源位居全球第二。

APNIC对我国IPv6的评估数据表明，2017年，中国IPv6的支持率和首选项在大幅飙升后回落，2019年前后活跃度开始提升，目前支持率在20%上下浮动；首选项目前占比约15%，其增长趋势与支持率增长趋势类似。IPv6数量和比例上的显著提升，反映了国内企业从观望到认可并实际应用的转变，目前国内云服务提供商不断升级优化，在技术层面逐步完善对IPv6的支持能力；通信设备商同步加快产品升级，保障网络和终端的兼容能力；大量软件登录首页均特别提示对IPv6的支持能力。2020年9月发布的《中国IPv6发展状况白皮书》指出，我国支持IPv6的网络超过半数；网络全面支持IPv6，LTE网络和宽带接入网络大规模分配IPv6地址。

中国下一代互联网发展迅猛并后来居上的主要原因包括以下方面。

(1)宏观层面：国家政策是重要导向和基础；市场和商业竞争为新技术、新场景开辟出广阔的发展空间，也是下一代互联网发展的战场和动力；互联网行业在云计算和人工智能领域不断深入探索，需要下一代互联网作为保障和条件。

表1 按年份划分的IPv6地址分配量

2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》[4]，针对不同的实施年提出应用、设施、安全和前沿技术等阶段性实施步骤，明确了发展的保障措施，以实现2020年和2025年的IPv6网络规模、用户规模、流量规模目标。2017年11月，国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》[5]，提出到2025年，基本形成具备国际竞争力的基础设施和产业体系；到2035年，工业互联网全面深度应用并在优势行业形成创新引领能力，安全保障能力全面提升，重点领域实现国际领先。2020年4月，工业和信息化部办公厅、国家广播电视总局办公厅关于《推进互联网电视业务IPv6改造的通知》[6]要求，三大运营商要对互联网电视业务经过的骨干网、城域网、接入网以及互联网骨干直联点相关设备进行IPv6改造，同时设置了明确的时间节点、网络性能和主要指标，要求全面完成网络基础设施IPv6升级改造。

随着5G商用，运营商和厂商积极推进大规模试验和应用，加速了物联网的普及和移动流量的增长。加快推进IPv6部署规模，构建智能化下一代互联网，将会带动5G产业，推动相关市场和商业的发展。

在产业发展方面，互联网行业引领着我国云计算和人工智能等新兴技术的升级，产品应用范围不断扩大，在医疗健康、金融、教育等多个垂直领域表现优异，同时助力传统产业优化转型。产业发展需要下一代互联网作为支撑条件。

(2)技术层面：IPv6在安全性、传输速度和网络管理方面表现更加优异，对提升流量规模具有重要意义。IPv6的技术优势并非技术迭代的必要条件，因为在更新换代时必须考虑成本和方法路径。这就需要提及IPv4的限制问题：2019年11月26日起，全球43亿个IPv4地址正式耗尽，意味着为应对未来发展大规模物联网、工业互联网对地址的爆发式需求，IPv6的普及成为了互联网演进发展的必然趋势。技术优势和发展背景共同驱动了基于IPv6的下一代互联网的发展，也将有助于提升我国互联网的竞争力，共享全球资源，支持未来经济。

3 IPv6发展面临的问题

3.1 支持能力不足

针对2020年获得地址分配量最高的前5个国家，通过RIPE NCC将其宣布IPv6前缀的网络(ASes)的百分比数据进行对比可见，中国启用IPv6的ASN从2018年开始发力，但较美国、欧盟等国家和地区起步晚了七八年；由于图像代表百分比，无法观察具体数量级，所以查看了折线图对应的数据，5个国家中，美国和巴西量级较大，尤其是美国，计算基数大，其宣布的网络数量日均超1万，而中国以百为计数单位。我国在IPv6发展的道路上追赶发达国家，还有很长的道路要走。

国内大量软件登录首页特别提示程序支持IPv6，但其中多数仅支持首页跳转，软件内部多级跳转并未开发相应支持能力，核心内容支持IPv6访问较少。家庭网络在视频、游戏等垂直领域流量消耗大，但家庭无线路由器IPv6支持率偏低，导致很多家庭网络尚不支持IPv6。2020年1月数据显示，LTE网络IPv6流量仅为IPv4的5%左右，城域网流量占比不足3%。即使政策明确要求添加默认支持IPv6功能，在短时间内依然无法完成IPv6支持的需要。以上问题均需要在后期IPv6规模部署工作中逐步解决。

3.2 升级难度高，过渡缓慢

IPv4到IPv6的转化仍然道路漫长。RIPE NCC监测2004—2021年中国的路由地址数据[7]变化，发现IPv4路由数量大但已进入耗尽期，IPv6增长呈上升状态，2017年6月后，ASN申请量剧增并保持稳定增长。相较IPv4网络，IPv6在技术上有较大变化，对安全、隐私和管理提出了新的挑战。例如，内容分发网络(Content Delivery Network, CDN)和云平台的产品升级，需要设计新的安全解决方案，这就限制了CDN和云平台短期内的升级比例，使技术过渡进程较为缓慢。

3.3 缺少完整的产业链

越来越多的企业和用户逐渐认识到了IPv6作为下一代互联网的关键协议，可以支撑未来重要新型产业的发展，将成为全球网络竞争的重要基础。但除了IPv6与IPv4不兼容的技术问题，全网络和基础设施改造，网站、终端支持能力开发，需要整个产业链进行升级和巨大的时间、经济成本。目前，业界还存在很多需要普及、挖掘和发展的企业，尚未向IPv6进行转化；同时，受限于企业在各自垂直领域内摸索，产业链无法贯通，也无法构建完善的产业生态环境。

4 IPv6发展要求

4.1 提升支持能力，完善保障措施

对于尚未完成IPv6改造的企业，应尽快提升支持能力，完成改造。对于有明确规范要求的行业，应加快IPv6部署进度，按照计划节点和考核指标完成升级。从政府等行业标准制定单位的角度出发，要不断完善IPv6发展的保障措施。

(1)提升支持能力。积极引导更多企业开展IPv6改造工作，支撑更多用户迁移。同时要求企业在保障网络安全和用户隐私的前提下，改善IPv6网络服务性能，不断纵向探索。

(2)规范行业标准。针对不同行业，尽快推动完善标准体系，达成行业共识，在国际标准化组织中，推动企业和科研机构积极参与、输出标准。《关于推进互联网电视业务IPv6改造的通知》明确提出，要尽快推动完善互联网电视接收设备相关国家标准和行业标准，在互联网电视接收设备有关报送系统中增加IPv6支持情况统计。

(3)加强监管监控。相关部门需要明确IPv6的发展战略目标以及时间表，多措并举，建立考核指标，定期检测，加强行业监管，以保障技术安全可控的迭代；评估阶段性成果，通报改造进度，及时解决IPv6改造过程中出现的问题，以确保完成年度任务。

4.2 增强研发投入，掌握核心技术

欧盟委员会发布的《2020 EU Industrial Research and Development Scoreboard》[8]对2019年全球研发投入最多的2500家公司进行了分析：从总体数据来看，美国公司研发投入占比38%，继续保持全球研发投入第一大国地位，中国公司研发投入占比为25%，位列全球第二。从研发投入总额来看，美国投入最高，为3477亿欧元。从研发投入增速来看，中国同比增长21%，增速最快，领先美国、欧盟、日本和世界其他地区。

位列TOP 50和TOP 10的公司中，美国公司的研发投入无论从总量还是平均值，均为中国公司的2.77～2.85倍。我国在部分领域投入和关注不足，如在健康领域研发投入比例和其他国家存在明显差距。从国内个体情况来看，华为的研发投入遥遥领先，其投入额约为国内互联网巨头BAT、中国建筑和中国铁建等5家公司投入额的总和。这些数据在一定程度上反映了公司的研发能力和科技实力。

技术创新和市场领先对于科技企业发展极为重要，企业不仅需要在国家引导、政策鼓励下发扬创新精神，更需要有自己的前瞻性和预测性，通过持续稳定地增加研发投入打造技术壁垒，构建产品“护城河”，提高市场竞争力。希望我国的“IPv6+”商用部署步伐更加稳健，从基于SRv6的网络编程能力，到有条件自治网络的用户体验保障，再到根据应用驱动网络技术实现应用感知、高度自治的网络[9]，每一阶段都领先世界。希望在未来，有更多的公司愿意支持探索未知，加快完成对IPv6的改造，完善安全防护机制，认可长期良性的发展路线，真正掌握核心技术，避免“卡脖子”式的威胁，实现科技自立自强。

4.3 拓展应用市场，构建产业生态

互联网进入了发展的快车道，对新生态的包容和治理手段越发成熟，为很多新技术新产品营造了良好的环境。下一代互联网在应对经济环境变化、助推产业发展的重要手段是技术升级和行业协同。从IPv4地址耗尽，到逐步完成向IPv6的过渡，各企业内部需要持续转型、储备关键技术、坚持自主创新，在已有成果的基础上，拓展应用广度和深度。伴随着IPv6应用示范标杆的落地，以服务万物互联的市场化应用将日趋增长，规模化落地和行业全方位探索实践将推动应用市场趋向成熟。对外不断拓展市场，充分利用利好环境，促进互联网与实体经济的深度融合，以此良性循环为IPv6的发展开辟更大的应用市场。

基于IPv6的下一代互联网可促进不局限于个别企业或行业的数字化转型，所以需要开展广泛的跨界合作，通过不同合作方式，与产业链和生态圈的合作伙伴展开不限形式的合作交流。政产学研用合力推动 IPv6 的全面部署，实现产业链的互联互通，创造全新“技术+模式+应用”的解决方案，构建平等、合作、共赢的行业新生态。

5 结束语

随着保障IPv6发展的政策不断完善，国内对IPv6的支持能力会不断提升，希望更多企业愿意在相关研发中投入更多资源，真正掌握核心技术，将其与实体经济的深度融合、良性循环为IPv6的发展开辟更大的应用市场。与此同时，不同行业开展广泛的跨界合作，实现产业链的互联互通，构建产业生态，共同解决规模部署中的重点难点，实现到2025年末全面完成向下一代互联网的平滑演进升级的目标[6]。